DE102013021952A1 - Needle assembly for lifting a chip from a substrate - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Nadelanordnung zum Abheben eines Chips von einem Trägermaterial, wobei der Chip eine viereckförmige erste Fläche aufweist, und an eine der Seiten der viereckförmigen ersten Fläche daran vorspringend eine viereckförmige zweite Fläche anschließt, wobei die Seite der zweiten Fläche, mit der diese an die Seite der ersten Fläche anschließt wesentlich kürzer ist als die Seite der ersten Fläche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelanordnung derart angeordnet ist, dass eine erste Nadel in der ersten Fläche beim Anheben des Chips ansetzt und mindestens eine zweite Nadel in der zweiten Fläche des Chips ansetzt, um ein Abbrechen der ersten Fläche von der zweiten Fläche beim Abheben des Chips zu verhindern.The present application relates to a needle assembly for withdrawing a chip from a substrate, the chip having a quadrangular first surface, and projecting on one of the sides of the quadrangular first surface thereon a square-shaped second surface, the side of the second surface to which it is attached adjoining the side of the first surface is substantially shorter than the side of the first surface, characterized in that the needle assembly is arranged such that a first needle attaches in the first surface when lifting the chip and at least one second needle in the second surface of the Chips to prevent breaking off the first surface of the second surface when lifting the chip.
Description
Die vorliegende Anmeldung betrifft das Gebiet der Handhabung von elektronischen Bauelementen, welche üblicherweise auf einem Wafer prozessiert werden. Nach der Fertigstellung der einzelnen Bauelemente auf dem Wafer werden die Bauelemente vereinzelt. Dazu wird der Wafer auf einem Trägermaterial aufgebracht. Die zu vereinzelnden Bauelemente bzw. Chips werden auf dem Trägermaterial gesägt, ohne dass das Trägermaterial mit durchgesägt wird. Nach dem Sägen liegen die einzelnen Bauelemente durch Sägegräben voneinander getrennt auf dem Trägermaterial. Zur weiteren Verarbeitung müssen die Bauelemente von dem Trägermaterial abgehoben werden. Für dieses Abheben der einzelnen Bauelemente bzw. Chips von dem Trägermaterial werden in der Halbleiterindustrie spezielle Werkzeuge eingesetzt. Diese Ausstoßwerkzeuge heben die Chips mit Nadeln von der Rückseite des Trägers her ab.The present application relates to the field of handling of electronic components, which are usually processed on a wafer. After the completion of the individual components on the wafer, the components are separated. For this purpose, the wafer is applied to a carrier material. The components or chips to be separated are sawed on the carrier material, without the carrier material being sawed through. After sawing, the individual components are separated by saw trenches on the carrier material. For further processing, the components must be lifted from the substrate. For this lifting of the individual components or chips from the substrate special tools are used in the semiconductor industry. These ejection tools lift the chips with needles from the back of the carrier.
Die
Das Problem beim Vorgang des Abhebens der vereinzelten Chips aus dem Waferverbund ist, dass dabei die Gefahr besteht, dass der Chip zu Bruch geht bzw. die angrenzenden Chips beschädigt werden. Problematisch ist dies insbesondere bei Halbleiterwafern, mit prozessierten irregulären Chipformen, die von der üblichen rechteckigen Form abweichen.The problem with the process of lifting the isolated chips from the wafer composite is that there is a risk that the chip will break or the adjacent chips will be damaged. This is particularly problematic for semiconductor wafers, with processed irregular chip shapes, which deviate from the usual rectangular shape.
Zum Beispiel sind Verstärker für den Frequenzbereich über 80 GHz am Eingang und Ausgang mit Hohlleiteranschlüssen ausgestattet. Innerhalb des Verstärkergehäuses gibt es einen Übergang vom Hohlleiter zum Eingang des Halbleiter-Chips und am Ausgang vom Halbleiter-Chip zum Hohlleiter. Dieser Übergang wird häufig durch kleine, über Mikrostreifenleitungen angeschlossene Patch-Antennen auf Quarz-Substraten realisiert. Die Quarz-Substrate haben dabei vorzugsweise die gleiche Dicke wie die Halbleiter-Chips und damit eine Dicke von wenigen μm bis 100 μm. Die Patch-Antenne ragt dabei als Cantilever in den Hohlleiter. Die elektrische Verbindung von der Mikrostreifenleitung zum Halbleiterchip wird jeweils durch einen flachen Bond-Draht hergestellt.For example, amplifiers for the frequency range above 80 GHz are equipped at the input and output with waveguide connections. Within the amplifier housing, there is a transition from the waveguide to the input of the semiconductor chip and at the output from the semiconductor chip to the waveguide. This transition is often realized by small, patched via microstrip patch antennas on quartz substrates. The quartz substrates preferably have the same thickness as the semiconductor chips and thus a thickness of a few microns to 100 microns. The patch antenna protrudes as a cantilever in the waveguide. The electrical connection from the microstrip line to the semiconductor chip is made by a flat bond wire.
Diese Bond-Draht-Verbindungen vom Quarz-Substrat zum Halbleiterchip führen bei Frequenzen über 300 GHz zu nicht tolerierbaren Übergangsverlusten oder sind aufgrund ihrer sehr kleinen Abmessungen sehr schwierig zu hantieren. Um diese Verluste zu vermeiden, werden die Patch-Antennen in den Chip integriert. So entstehen irreguläre Chipformen.These bond wire connections from the quartz substrate to the semiconductor chip lead to intolerable transition losses at frequencies above 300 GHz or are very difficult to handle due to their very small dimensions. To avoid these losses, the patch antennas are integrated into the chip. This creates irregular chip shapes.
Auf den Wafern befinden sich bei diesen Verstärker-Chips mehrere hundert bis tausend Verstärker-Chips, die bei Frequenzen oberhalb von 300 GHz eine nichtrechteckige Form aufweisen, und entsprechend ausgesägt werden. Dieser Sägevorgang geschieht auf einer Adhäsionsfolie, damit die Chips fixiert bleiben. Die Halbleiter-Chips werden nach dem Sägen von einer Nadel angehoben, die durch die Folie hindurch den Chip anhebt und so den Chip von der Adhäsionsfolie vom Rand her trennt, so dass die Auflagefläche des Chips auf der Folie sich soweit reduziert hat und die Haftung sich soweit verringert hat, dass der Chip von einem Aufnahmewerkzeug, z. B. einem Vakuumgreifer, abgeholt werden kann.On the wafers there are several hundred to a thousand amplifier chips in these amplifier chips, which have a non-rectangular shape at frequencies above 300 GHz, and are sawn out accordingly. This sawing is done on an adhesive film, so that the chips remain fixed. After being sawed, the semiconductor chips are lifted by a needle which lifts the chip through the film and thus separates the chip from the adhesion film from the edge, so that the contact surface of the chip on the film has been reduced and the adhesion is reduced has reduced so far that the chip from a recording tool, for. B. a vacuum gripper, can be picked up.
Durch die integrierten Patch-Antennen ist der Halbleiter-Chip nicht mehr rechteckig, sondern wird zum Polygon mit negativen Ecken (nichtkonvexes orthogonales Polygon). Dies führt häufig beim Ablösevorgang zum Abbrechen der Antennen.Due to the integrated patch antennas, the semiconductor chip is no longer rectangular but becomes a polygon with negative corners (non-convex orthogonal polygon). This often leads to the detachment process to cancel the antennas.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Chipbruchgefahr zu vermindern und damit die Ausbeute an funktionierenden Chips zu erhöhen. Insbesondere für Halbleiter-Chips, die keine einfache rechteckige Form aufweisen, weil sie z. B. Patch-Antennen monolithisch mit integriert haben, soll ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt werden, die auch hier ein beschädigungsfreies Abheben der Chips ermöglichen bzw. die Ausbeute an unbeschädigten Chips erhöhen.The object of the invention is therefore to reduce the risk of chip breakage and thus to increase the yield of functioning chips. In particular, for semiconductor chips that do not have a simple rectangular shape, because they z. B. monolithic patch antennas have integrated, a method and an apparatus is to be made available, which also allow a damage-free lifting of the chips or increase the yield of undamaged chips.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The object is achieved in particular by the subject matters of the independent patent claims. Advantageous embodiments of the present invention are described in the dependent claims.
Vorgesehen ist eine Nadelanordnung zum Abheben eines Chips von einem Trägermaterial, wobei der Chip eine viereckförmige erste Fläche aufweist, und an eine der Seiten der viereckförmigen ersten Fläche daran vorspringend eine viereckförmige zweite Fläche anschließt, wobei die Seite der zweiten Fläche, mit der diese an die Seite der ersten Fläche anschließt wesentlich kürzer ist als die Seite der ersten Fläche an die sie anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelanordnung derart angeordnet ist, dass eine erste Nadel in der ersten Fläche beim Anheben des Chips ansetzt und mindestens eine zweite Nadel in der zweiten Fläche des Chips ansetzt, um ein Abbrechen der ersten Fläche von der zweiten Fläche beim Abheben des Chips zu verhindern.There is provided a needle assembly for withdrawing a chip from a substrate, the chip having a quadrangular first surface, and projecting onto one of the sides of the quadrangular first surface thereon a quadrangular second surface, the side of the second surface contacting the latter Side of the first surface adjoins substantially shorter than the side of the first surface to which it connects, characterized in that the needle assembly is arranged such that a first needle attaches in the first surface when lifting the chip and at least one second needle in the second Area of the chip in order to prevent the first surface from breaking off the second surface when the chip is lifted off.
Als Chipfläche wird hier diejenige Fläche des Chips angesehen, die auf dem Trägermaterial haftet bzw. aufliegt. Die erfindungsgemäße Nadelanordnung ist insbesondere für Chipflächen, die nicht nur aus einer einfachen rechteckförmigen Chipfläche besteht, sondern sich aus mehreren viereckförmigen Flächen zusammensetzt. Die Halbleiter-Chips, für die die erfindungsgemäße Nadelanordnung vorgesehen ist, setzen sich aus einer ersten viereckförmigen Fläche, auch Grundfläche genannt, und mindestens einer zweiten viereckförmigen Fläche, – auch vorspringende Fläche genannt, zusammen. Dadurch entsteht ein nichtkonvexes Polygon. Dieses nichtkonvexe Polygon kann orthogonal oder auch nicht-orthogonal sein. Die Gesamtfläche des Chips ist die gesamte Fläche, die auf dem Trägermaterial aufliegt. Die Gesamtfläche setzt sich also aus mindestens zwei viereckförmigen Flächen, der Grundfläche und mindestens einer vorspringenden Fläche, zusammen und bildet ein nichtkonvexes Polygon. Die Gesamtfläche bestimmt die Chipform.In this case, the area of the chip which adheres or rests on the carrier material is regarded as chip area. The needle assembly according to the invention is particularly for chip surfaces, which not only consists of a simple rectangular chip surface, but is composed of a plurality of quadrangular surfaces. The semiconductor chips, for which the needle assembly according to the invention is provided, are composed of a first quadrangular surface, also called the base surface, and at least one second quadrangular surface, also called the projecting surface. This creates a non-convex polygon. This non-convex polygon may be orthogonal or non-orthogonal. The total area of the chip is the entire area that rests on the substrate. The total area is thus composed of at least two square-shaped areas, the base area and at least one projecting area, and forms a non-convex polygon. The total area determines the chip shape.
Unter viereckförmig wird ein Viereck verstanden, dass vier Seiten und vier Ecken aufweist, wobei die Ecken auch abgerundet sein können. Insbesondere sind Vierecke Rechtecke, Quadrate, Parallelogramme, Trapeze und Rauten.By quadrilateral is meant a quadrilateral having four sides and four corners, the corners also being rounded. In particular, rectangles are rectangles, squares, parallelograms, trapezoids, and diamonds.
Unter einer Nadel wird hier eine stabförmige Vorrichtung gesehen, wobei der Chip während des Abhebevorgangs auf der Nadelspitze aufliegt. Zum Abheben des Chips wird die Nadel gegen das Trägermaterial und den daraufliegenden Chip gedrückt. Zur Lösung der Aufgabe wird hier eine Nadelanordnung aus mindestens zwei Nadeln verwendet, wobei davon mindestens eine Nadel pro Grundfläche, also pro erster viereckförmiger Fläche des Chips ansetzt und mindestens eine weitere Nadel so in der Nadelanordnung angebracht ist, dass sie beim Abheben des Chips an der vorspringenden Fläche, also an der zweiten viereckförmigen Fläche des Chips ansetzt.Under a needle, a rod-shaped device is seen here, wherein the chip rests on the needle tip during the lifting process. To lift the chip, the needle is pressed against the substrate and the chip lying on it. To solve the problem here a needle assembly of at least two needles is used, of which attaches at least one needle per base, so per first square-shaped surface of the chip and at least one other needle is mounted in the needle assembly so that when lifting the chip on the projecting surface, that attaches to the second square-shaped surface of the chip.
Der abzuhebende Chip ist bevorzugt ein Halbleiter-Chip, der auf einem Halbleiter-Wafer gefertigt wurde. Insbesondere ist eine elektronische Schaltung in den Chip integriert, die im Frequenzbereich 100 bis 300 GHz arbeitet oder auch im Bereich oberhalb 300 GHz. Insbesondere Chips oberhalb 300 GHZ sind aufgrund ihrer sehr kleinen Abmessungen sehr schwierig zu hantieren, da sie oft Patch-Antennen integriert haben, um die Übergangsverluste zu minimieren. So entstehen irreguläre Chipformen.The chip to be removed is preferably a semiconductor chip that has been fabricated on a semiconductor wafer. In particular, an electronic circuit is integrated into the chip, which operates in the frequency range 100 to 300 GHz or in the range above 300 GHz. In particular, chips above 300 GHZ are very difficult to handle due to their very small dimensions, as they often have patch antennas integrated to minimize the transient losses. This creates irregular chip shapes.
Insbesondere wird also an Chips gedacht, deren vorspringende Fläche eine integrierte Patch-Antenne ist. Üblicherweise können auch zwei Patch-Antennen am Chip integriert sein. Beispielsweise befinden sich diese an gegenüberliegenden Seiten der viereckförmigen ersten Fläche. Die erfindungsgemäße Nadelanordnung unterstützt beim Abheben die Antennenausläufer und die Grundfläche mit mindestens je einer Nadel.In particular, therefore, chips are thought of whose protruding surface is an integrated patch antenna. Usually, two patch antennas can also be integrated on the chip. For example, they are located on opposite sides of the square-shaped first surface. When lifting the needle assembly according to the invention supports the Antennenausläufer and the base with at least one needle.
Üblicherweise haben Patch-Antennen für Verstärker-Chips eine Breite von 20 μm bis 250 μm. Eine Ausführungsform der Nadelanordnung ist also insbesondere für Verstärker-Chips, bei denen die Breite der Seite der zweiten Fläche, mit der diese an die Seite der ersten Fläche anschließt, üblicherweise im Bereich 20 μm bis 250 μm liegt.Usually patch antennas for amplifier chips have a width of 20 microns to 250 microns. An embodiment of the needle assembly is therefore particularly for amplifier chips, in which the width of the side of the second surface, with which this adjoins the side of the first surface, usually in the range 20 microns to 250 microns.
Die Grundfläche eines Verstärker-Chips weist üblicherweise eine Breite von 0,2 mm bis 3 mm auf. Dies heißt, dass die Breite der Seite der ersten Fläche, an die die Seite der zweiten Fläche anschließt, in dieser Ausführungsform üblicherweise im Bereich 0,2 mm bis 3 mm liegt.The footprint of an amplifier chip usually has a width of 0.2 mm to 3 mm. That is, the width of the side of the first surface followed by the side of the second surface is usually in the range of 0.2 mm to 3 mm in this embodiment.
Als Trägermaterial wird hier bevorzugt eine adhäsive Trägerfolie verwendet, auf der der Wafer zum Vereinzeln der Chips aufgebracht wird und an dieser haften bleibt. Dies kann z. B. eine Kunststofffolie sein.The carrier material used here is preferably an adhesive carrier film on which the wafer is applied for separating the chips and adhering to them. This can be z. B. be a plastic film.
Als vorspringend wird dabei insbesondere bezeichnet, dass die Seite der zweiten Fläche mit der diese an die Seite der ersten Fläche anschließt, wesentlich kürzer ist als die Seite der ersten Fläche, an die sie anschließt. Dies heißt, dass die Seite der zweiten viereckförmigen Fläche eine wesentlich geringere Breite aufweist, als die Seite der ersten viereckförmigen Fläche, an die sie anschließt.In particular, it is referred to as projecting that the side of the second surface with which it adjoins the side of the first surface is substantially shorter than the side of the first surface to which it adjoins. This means that the side of the second quadrangular surface has a substantially smaller width than the side of the first quadrangular surface to which it adjoins.
Insbesondere ist eine wesentlich geringere Breite dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Seite der zweiten viereckförmigen Fläche zur Breite der Seite der ersten viereckförmigen Fläche 50% oder weniger als 50% beträgt. Das Verhältnis von Breite der Seite der zweiten Fläche zur Breite der Seite der ersten Fläche ist 50% oder weniger.In particular, a substantially smaller width is characterized in that the width of the side of the second quadrangular surface to the width of the side of the first quadrangular surface is 50% or less than 50%. The ratio of the width of the side of the second surface to the width of the side of the first surface is 50% or less.
Eine weitere Ausführungsform der Nadelanordnung zum Abheben eines Chips von einem Trägermaterial ist dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelanordnung mindestens eine dritte Nadel aufweist, die derart angeordnet ist, dass sie in einer weiteren viereckförmigen Fläche beim Anheben des Chips ansetzt, wobei die weitere viereckförmige Fläche an mindestens eine der Seiten der viereckförmigen ersten Fläche daran vorspringend anschließt, wobei die Seite der weiteren Fläche, mit der diese an die Seite der ersten Fläche anschließt, wesentlich kürzer ist als die Seite der ersten Fläche, an die sie anschließt.A further embodiment of the needle arrangement for lifting a chip from a carrier material is characterized in that the needle arrangement has at least one third needle, which is arranged in such a way that it attaches in a further quadrangular surface when lifting the chip, wherein the further quadrangular surface at least one of the sides of the square-shaped first surface protruding adjoins thereto, wherein the side of the further surface, with which this adjoins the side of the first surface, is substantially shorter than the side of the first surface, to which it adjoins.
Wesentlich kürzer heißt insbesondere, dass die Seite der weiteren viereckförmigen Fläche eine wesentlich geringere Breite aufweist, als die Seite der ersten viereckförmigen Fläche, an die sie anschließt.Substantially shorter means in particular that the side of the further quadrangular surface a has substantially smaller width than the side of the first quadrilateral surface to which it connects.
Insbesondere gilt auch hier, dass eine wesentlich geringere Breite dadurch gekennzeichnet ist, dass die Breite der Seite der weiteren viereckförmigen Fläche zur Breite der Seite der ersten viereckförmigen Fläche 50% oder weniger als 50% beträgt. Das Verhältnis von Breite der Seite der weiteren Fläche zur Breite der Seite der ersten Fläche ist 50% oder weniger.In particular, it also applies here that a substantially smaller width is characterized in that the width of the side of the further quadrangular surface to the width of the side of the first quadrangular surface is 50% or less than 50%. The ratio of the width of the side of the wider area to the width of the side of the first area is 50% or less.
Eine weitere Ausführungsform der Nadelanordnung zum Abheben eines Chips von einem Trägermaterial ist dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelanordnung mindestens eine dritte Nadel aufweist, die derart angeordnet ist, dass sie in einer weiteren viereckförmige Fläche beim Anheben des Chips ansetzt, wobei die weitere viereckförmige Fläche an der zur zweiten Fläche gegenüberliegenden Seite der ersten viereckförmigen Fläche daran vorspringend anschließt, wobei die Seite der weiteren Fläche, mit der diese an die Seite der ersten Fläche anschließt, wesentlich kürzer ist als die Seite der ersten Fläche, an die sie anschließt. Diese Ausführungsform behandelt insbesondere Halbleiter-Chips mit zwei integrierten Patch-Antennen.A further embodiment of the needle arrangement for lifting a chip from a carrier material is characterized in that the needle arrangement has at least one third needle, which is arranged in such a way that it attaches in a further quadrangular surface when lifting the chip, wherein the further quadrangular surface at the adjoining the second surface opposite the first quadrangular surface projecting thereon, wherein the side of the further surface with which it adjoins the side of the first surface is substantially shorter than the side of the first surface to which it adjoins. In particular, this embodiment deals with semiconductor chips having two integrated patch antennas.
Eine weitere Ausführungsform nimmt eine Nadel als Unterstützungspunkt für jede weitere vorspringende Fläche, die an die Grundfläche des Chips anschließt.Another embodiment takes a needle as a support point for each further protruding surface which adjoins the base of the chip.
Dabei können auch mehrere vorspringende Flächen an einer Seite der ersten Fläche anschließen oder auch an beliebigen Seiten der ersten Fläche zwei oder mehrere vorspringende Flächen ansetzen.In this case, a plurality of projecting surfaces can connect to one side of the first surface or even attach to any side of the first surface two or more projecting surfaces.
Eine erfindungsgemäße Nadelanordnung zum Abheben eines Chips von einem Trägermaterial ist dadurch gekennzeichnet, dass die viereckförmigen Flächen quadratisch oder rechteckig sind. Die Nadelanordnung passt sich diesen Flächengeometrien und der sich daraus ergebenden Chipform an.A needle arrangement according to the invention for lifting a chip from a carrier material is characterized in that the quadrangular surfaces are square or rectangular. The needle assembly adapts to these surface geometries and the resulting chip shape.
Eine weitere erfindungsgemäße Nadelanordnung zum Abheben eines Chips von einem Trägermaterial ist derart mit Nadeln bestückt ist, dass auf die viereckförmige erste Fläche mindestens so viele Nadeln ansetzen, dass pro 0,2 mm2 Chipfläche der ersten Fläche 1 Nadel ansetzt, und dass auf die viereckförmige zweite Fläche mindestens so viele Nadeln ansetzen, dass pro 0.079 mm2 Chipfläche der zweiten Fläche 1 Nadel ansetzt.Another needle arrangement according to the invention for lifting a chip from a carrier material is equipped with needles such that at least as many needles attach to the square-shaped first surface, that per 0.2 mm 2 chip area of the
Dies bedeutet, dass wenn die erste Chipfläche 1 mm2 groß ist, dass hier 5 Nadeln ansetzen würden und wenn die zweite daran vorspringende Fläche 0,160 mm2 groß ist, hier zwei Nadeln ansetzen.This means that if the first chip area is 1 mm 2 in size, that 5 needles would set here and if the second surface projecting thereon is 0.160 mm 2 , attach two needles here.
Eine weitere Ausführungsform der Nadelanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelanordnung so bestückt ist, dass für jede weitere viereckförmige Fläche, die an die erste Fläche anschließt, eine Nadel pro 0,079 mm2 der weiteren viereckförmigen Fläche angeordnet ist.A further embodiment of the needle arrangement is characterized in that the needle arrangement is equipped such that for each further quadrangular surface adjoining the first surface, one needle per 0.079 mm 2 of the further quadrangular surface is arranged.
In einer weiteren Nadelanordnung zum Abheben eines Chips von einem Trägermaterial sind die Nadeln entlang ihres vorderen Teils mit einer Schneide zum Durchschneiden des Trägermaterials versehen. Der vordere Teil der Nadel ist der sich an die Nadelspitze anschließende Teil der Nadel, der direkt am Abhebevorgang beteiligt ist. Zum Abheben des Chips wird die Nadel gegen das Trägermaterial und den darauf liegenden Chip gedrückt. Dabei wird das Trägermaterial nur zu Beginn leicht angehoben bis die Spitze der Nadel das Trägermaterial leicht durchsticht, beim weiteren Hochfahren der Nadel wird aufgrund der Schneide entlang des vorderen Teils der Nadel das Trägermaterial durchschnitten und dadurch nicht weiter angehoben. Der Chip mit intergrierter Antenne oder integrierten Antennen liegt dann vollständig vom Trägermaterial abgelöst, lose auf der Nadelanordnung und kann von dem Vakuumgreifer abgeholt werden, der üblicherweise als Aufnahmewerkzeug für den Chip dient.In a further needle arrangement for lifting a chip from a carrier material, the needles are provided along their front part with a cutting edge for cutting through the carrier material. The front part of the needle is the part of the needle adjoining the needle tip, which participates directly in the lift-off process. To lift the chip, the needle is pressed against the substrate and the chip lying on it. In this case, the support material is only slightly raised at the beginning until the tip of the needle pierces the substrate easily, the further startup of the needle due to the cutting edge along the front part of the needle, the carrier material is cut and thereby not further raised. The chip with integrated antenna or integrated antennas is then completely detached from the carrier material, loose on the needle assembly and can be picked up by the vacuum gripper, which usually serves as a pick-up tool for the chip.
Dabei kann die Nadel mindestens eine Schneide aufweisen, die als scharfe Seitenkante entlang des vorderen Teils der Nadel geschliffen ist.In this case, the needle may have at least one cutting edge, which is ground as a sharp side edge along the front part of the needle.
Besonders vorteilhaft ist ein Schliff der Nadel mit drei scharfen Schneiden, also Seitenkanten, die z. B. pyramidenförmig geschliffen sind entlang des vorderen Teils der Nadeln.Particularly advantageous is a grinding of the needle with three sharp edges, ie side edges, the z. B. pyramid-shaped along the front part of the needles.
In einer weiteren Nadelanordnung zum Abheben eines Chips von einem Trägermaterial befinden sich die Nadeln in einer Ausstoßvorrichtung, in der die Nadeln fixiert sind.In a further needle arrangement for lifting a chip from a carrier material, the needles are located in an ejection device in which the needles are fixed.
Dabei kann in einer Ausführungsform die Ausstoßvorrichtung aus einem Oberteil und einem Unterteil bestehen, wobei beide Teile über eine Druckfeder verbunden sind. Im Oberteil und im Unterteil sind jeweils Bohrungen angebracht, sogenannte Führungsbohrungen, um die Nadeln entsprechend der gewählten Nadelanordnung gemäß der abzuhebenden Chipform bzw. Gesamtchipfläche aufzunehmen und zu fixieren.In this case, in one embodiment, the ejection device consist of an upper part and a lower part, wherein both parts are connected via a compression spring. Holes are respectively provided in the upper part and in the lower part, so-called guide bores, in order to receive and fix the needles in accordance with the selected needle arrangement in accordance with the chip shape or overall chip surface to be removed.
Als erfindungsgemäßes Verfahren zum Abheben eines Chips von einem Trägermaterial wird ein Verfahren gezeigt mit einer Nadelanordnung, die entsprechend der Chipform angeordnet ist.As a method according to the invention for lifting a chip from a carrier material, a method is shown with a needle assembly which is arranged according to the chip form.
Dabei weist das Verfahren zum Abheben eines Chips von einem Trägermaterial eine Nadelanordnung auf, wobei der Chip eine viereckförmige erste Fläche aufweist, und an eine der Seiten der viereckförmigen ersten Fläche eine viereckförmige zweite Fläche anschließt, wobei die Seite der zweiten Fläche, mit der diese an die Seite der ersten Fläche anschließt wesentlich kürzer ist als die Seite der ersten Fläche, an die sie anschließt, wobei das Abheben des Chips vom Trägermaterial derart erfolgt, dass eine erste Nadel der Nadelanordnung in der ersten Fläche des Chips beim Abheben ansetzt und mindestens eine zweite Nadel der Nadelanordnung in der zweiten Fläche des Chips ansetzt, um ein Abbrechen der ersten Fläche von der zweiten Fläche beim Abheben des Chips zu verhindern.In this case, the method for lifting a chip from a carrier material to a needle assembly, wherein the chip is a quadrangular has a first surface, and one of the sides of the square-shaped first surface adjoins a quadrangular second surface, wherein the side of the second surface, with which it adjoins the side of the first surface is substantially shorter than the side of the first surface, to which it adjoins wherein the detachment of the chip from the carrier material is such that a first needle of the needle assembly attaches to the first surface of the chip and at least one second needle of the needle assembly attaches to the second surface of the chip to cancel the first surface from the second To prevent surface when lifting the chip.
Dabei schließt die zweite viereckförmige Fläche insbesondere vorspringend an die erste viereckförmige Fläche an.In this case, the second quadrangular surface adjoins the first quadrangular surface in a projecting manner in particular.
Es wird zur Erläuterung der einzelnen Verfahrensschritte auf die Ausführungen zu den erfindungsgemäßen Nadelanordnungen verwiesen, die auch die Verfahrensschritte näher erläutern.For an explanation of the individual method steps, reference is made to the statements on the needle arrangements according to the invention, which also explain the method steps in more detail.
Ein weitere Ausführungsform des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die Nadelanordnung mindestens eine dritte Nadel aufweist, die derart angeordnet ist, dass sie in einer weiteren viereckförmigen Fläche beim Anheben des Chips ansetzt, um ein Abbrechen der weiteren Fläche von der ersten Fläche beim Abheben des Chips zu verhindern, wobei die weitere viereckförmige Fläche an mindestens eine der Seiten der viereckförmigen ersten Fläche daran vorspringend anschließt, wobei die Seite der weiteren Fläche, mit der diese an die Seite der ersten Fläche anschließt, wesentlich kürzer ist als die Seite der ersten Fläche, an die sie anschließt.A further embodiment of the method is characterized in that the needle assembly has at least one third needle which is arranged so that it attaches in a further quadrangular surface when lifting the chip to cancel the further surface of the first surface when lifting the Prevent chips, wherein the further quadrilateral surface on at least one of the sides of the quadrangular first surface adjoins thereto, wherein the side of the further surface, with which this adjoins the side of the first surface is substantially shorter than the side of the first surface, she joins.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelanordnung mindestens eine dritte Nadel aufweist, die derart angeordnet ist, dass sie in einer weiteren viereckförmigen Fläche beim Anheben des Chips ansetzt, wobei die weitere viereckförmige Fläche an der zur zweiten Fläche gegenüberliegenden Seite der ersten viereckförmigen Fläche anschließt, wobei die Seite der weiteren Fläche, mit der diese an die Seite der ersten Fläche anschließt, wesentlich kürzer ist als die Seite der ersten Fläche, an die sie anschließt.A further method according to the invention is characterized in that the needle arrangement has at least one third needle which is arranged so that it attaches in a further quadrangular surface when lifting the chip, wherein the further quadrangular surface on the side opposite the second surface of the first quadrangular Surface, wherein the side of the further surface, which adjoins the side of the first surface, is substantially shorter than the side of the first surface, to which it adjoins.
Insbesondere bedeutet hier wesentlich kürzer, dass die Seite der zweiten oder jeder weiteren viereckförmigen Fläche eine wesentlich geringere Breite aufweist, als die Seite der ersten viereckförmigen Fläche, an die sie anschließt.In particular, here means considerably shorter that the side of the second or each further quadrangular surface has a substantially smaller width than the side of the first quadrilateral surface, to which it follows.
Das heiß also, dass die Seite der zweiten Fläche und/oder der weiteren viereckförmigen Fläche, mit der diese an die Seite der ersten Fläche anschließt, 50% oder weniger als 50% der Breite der Seite der ersten Fläche, an die sie anschließt, aufweist.This means that the side of the second surface and / or the further quadrangular surface with which it adjoins the side of the first surface has 50% or less than 50% of the width of the side of the first surface to which it adjoins ,
Auf die Ausführungen der Nadelanordnung zu den Halbleiter-Chips wird verwiesen. Insbesondere sind die Halbleiterchips, für die die erfindungsgemäße Nadelanordnung und das erfindungsgemäße Verfahren verwendet wird, Chips mit integrierten Antennen, wobei die zweite viereckförmige Fläche eine Patch-Antenne ist an einem Verstärker-Chip.Reference is made to the embodiments of the needle assembly to the semiconductor chips. In particular, the semiconductor chips for which the inventive needle assembly and method are used are integrated antenna chips, wherein the second quadrangular surface is a patch antenna on an amplifier chip.
Insbesondere können die viereckförmigen Flächen des Halbleiterchips quadratisch oder rechteckig sein. Spezielle Ausgestaltungen der viereckförmigen Flächen des Chips können auch Parallelogramme und Rauten sein.In particular, the quadrangular areas of the semiconductor chip may be square or rectangular. Special configurations of the square-shaped surfaces of the chip can also be parallelograms and diamonds.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist die Nadelanordnung derart mit Nadeln bestückt, dass auf die viereckförmige erste Fläche mindestens so viele Nadeln ansetzen, dass pro 0,2 mm2 Chipfläche der ersten Fläche 1 Nadel ansetzt, und dass auf die viereckförmige zweite Fläche mindestens so viele Nadeln ansetzen, dass pro 0.079 mm2 Chipfläche der zweiten Fläche 1 Nadel ansetzt.In a further embodiment of the method, the needle assembly is equipped with needles such that at least as many needles attach to the square-shaped first surface, that for each 0.2 mm 2 chip area of the
Weiterhin kann die Nadelanordnung so bestückt sein, dass für jede weitere viereckförmige Fläche, die an die erste Fläche anschließt, eine Nadel pro 0,079 mm2 der weiteren viereckförmigen Fläche angeordnet ist.Furthermore, the needle assembly can be equipped so that for each additional square-shaped surface which adjoins the first surface, one needle per 0.079 mm 2 of the further quadrangular surface is arranged.
Insbesondere hat sich gezeigt, dass das Abheben der Chips mit Nadeln, die entlang ihres vorderen Teils eine Schneide aufweisen, um das Trägermaterial beim Anheben der Chips zu durchschneiden, zu guten Ergebnissen führt.In particular, it has been found that the lifting of the chips with needles, which have a cutting edge along their front part in order to cut through the carrier material during the lifting of the chips, leads to good results.
Ein entsprechendes erfindungsgemäßes Verfahren sieht vor, dass das Abheben des Chips von der dem Trägermaterial zugewandten Seite des Chips her erfolgt, wobei das Abheben derart erfolgt, dass die Nadeln entlang ihres vorderen Teils mindestens eine Schneide aufweisen und die Nadeln durch das Trägermaterial hindurch den Chip abheben, und beim Abheben das Trägermaterial durch die Schneiden durchschnitten wird.A corresponding method according to the invention provides that the lifting of the chip takes place from the side of the chip facing the carrier material, wherein the lifting takes place such that the needles have at least one cutting edge along their front part and the needles lift off the chip through the carrier material , And when lifting the carrier material is cut through the cutting.
Zu den besonderen Ausführungsformen der Schneide wird als Erläuterung auf die Erläuterungen bei der Nadelanordnung verwiesen.For the particular embodiments of the cutting edge, reference is made to the explanations in the needle assembly as an explanation.
Es hat sich gezeigt, dass das Verfahren zum Abheben eines Chips von einem Trägermaterial insbesondere durch folgende Schritte unterstützt wird: dass das Abheben derart erfolgt, dass die Nadeln der Nadelanordnung durch das Trägermaterial hindurch den Chip anheben, derart, dass die Nadeln in einem ersten Schritt um eine erste Strecke nach oben fahren, und dabei den Chip um die erste Strecke anheben, und in einem zweiten Schritt die Nadeln in Höhe der ersten Strecke stoppen, und in einem dritten Schritt die Nadeln um eine zweite Strecke weiter nach oben fahren, so dass der Chip dann in der Position zum Abheben durch einen Chipaufnehmer liegt. Als Chipaufnehmer dienen beispielsweise Vakuumgreifer.It has been found that the method for lifting a chip from a carrier material is assisted in particular by the following steps: that the lifting takes place in such a way that the needles of the needle arrangement lift the chip through the carrier material such that the needles in a first step drive up a first distance, with the chip around the first distance in a second step, stop the needles at the first distance, and in a third step, move the needles further up a second distance so that the chip is then in a position to be lifted by a chip pickup. For example, vacuum grippers serve as chip receivers.
Im Weiteren werden anhand der
In einer Ausführungsform des Verfahrens geschieht das Abheben der Chips in mehreren zeitlich unterbrochenen Schritten, um der Adhäsionsfolie zu ermöglichen, sich langsam vom Chip zu trennen. Während das Vakuum die Unterseite der Folie auf die Austoßvorrichtung gesaugt hält, fahrt die Nadelanordnung um einen kleinen Schritt nach oben, z. B. um 0,1 bis 1 mm. Dann verweilen die Nadeln in dieser Position. Nach einer Weile, z. B. nach 1 s–10 s, fahren die Nadeln die restliche Wegstrecke nach oben, wo sich der Chip dann in der Position befindet, wo er vom Chipabnehmer, z. B. ein Vakuumgreifer, abgenommen wird. Durch das Hochfahren in kleinen Schritten übt die Adhäsionsfolie nicht eine zu große Spannung auf die zum abzuhebenden Chip benachbarten Chips beim Ablösen des Chips aus, da die Adhäsionsfolie so nur in kleinen Schritten abgelöst wird. Dies verhindert, dass die benachbarten Chips zu Bruch gehen. Verstärkt wird dieser positive Effekt wenn die Nadeln entlang ihres vorderen Teils mindestens eine Schneide aufweisen, von der die Adhäsionsfolie durchschnitten wird und glatt nach unten rutscht.In one embodiment of the method, the chips are lifted off in several time-discontinuous steps to allow the adhesive film to slowly separate from the chip. While the vacuum holds the underside of the film sucked onto the ejector, the needle assembly moves up a small step, e.g. B. by 0.1 to 1 mm. Then the needles stay in this position. After a while, z. B. after 1 s-10 s, drive the needles the rest of the way up, where the chip is then in the position where it from the chip collector, z. B. a vacuum gripper, is removed. By starting up in small steps, the adhesive film does not exert too great a stress on the chips adjacent to the chip to be removed when detaching the chip, since the adhesion film is thus removed only in small steps. This prevents the neighboring chips from breaking. This positive effect is reinforced when the needles along their front part have at least one cutting edge, from which the adhesive film is cut through and slips smoothly downwards.
Bevorzugt werden Nadeln
Insbesondere läßt sich auch für die Antennenausläufer eine Nadelanordnung bilden, die entlang des Antennenausläufers eine Nadellinie bilden, die über die Länge der Seite, also über b2, eine Linie von Nadeln bilden. Diese Linie führt von der ersten Fläche über die gesamte Länge des Antennenausläufers. Diese Linie wird so gebildet, dass in möglichst dichten Abstand Nadelspitzen am Antennenausläufer ansetzen. Insbesondere ist hier durch die erfindungsgemäße Wahl des Nadeldurchmessers ein Abstand von ungefähr 0,4 mm zwischen zwei Nadelspitzen möglich oder auch geringer. Ein Nadelspitzenabstand von 0,35 mm oder geringer kann mit diesen Nadeldurchmessern auch noch erreicht werden. Die Wandstärke einer Führungsbohrung zwischen zwei benachbarten Führungsbohrungen in der Ausstoßvorrichtung beträgt mindestens 0,1 mm, auch 0,11 mm oder 0,15 mm. Mit diesen mindest Wandstärken ergibt sich ein Nadelspitzenabstand von 0,4 mm bis hin zu 0,35 mm.In particular, a needle arrangement can also be formed for the antenna extensions, which form a needle line along the antenna extension, which form a line of needles over the length of the side, that is to say over b 2 . This line leads from the first surface over the entire length of the antenna tail. This line is formed in such a way that needle tips touch the antenna extension as close as possible. In particular, a distance of approximately 0.4 mm between two needle points is possible or even less here by the choice of the needle diameter according to the invention. A needle tip distance of 0.35 mm or less can also be achieved with these needle diameters. The wall thickness of a guide bore between two adjacent guide holes in the ejector is at least 0.1 mm, also 0.11 mm or 0.15 mm. With these minimum wall thicknesses results in a needle tip distance of 0.4 mm to 0.35 mm.
Die Antennenstrukturen können auch in ihrer Form variieren und auch an unterschiedlichen Stellen des Chips angebracht sein, also nicht nur an gegenüberliegenden Seiten der Grundfläche, sondern auch an benachbarten Seiten der Grundfläche oder an allen vier Seiten der Grundfläche. Hier schließt an die Seite a1 der ersten Fläche eine vorspringende Fläche
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Halbleiter-ChipSemiconductor chip
- 22
- Trägermaterialsupport material
- 33
- Vakuum-durchlässiges MetallVacuum-permeable metal
- 44
- Ansaugstutzen für VakuumIntake manifold for vacuum
- 55
- Oberteiltop
- 66
- Druckfedercompression spring
- 77
- O-Ring (zum Abdichten des VakuumsO-ring (for sealing the vacuum
- 88th
- Madenschrauben (zum Verbinden von Ober- und Unterteil)Grub screws (for connecting upper and lower part)
- 99
- Unterteillower part
- 1010
- Nadelnneedles
- 1111
- Gehäusehälfte eines Split-Block-ModulsHousing half of a split-block module
- 1212
- Hohlleiterwaveguide
- 1313
- Patch-AntennenPatch antennas
- 1414
- Chip-GrundflächeChip real estate
- 1515
- Ausstoßvorrichtungejector
- 1616
- abgerundete Eckerounded corner
- aa
- Seite einer FlächeSide of a surface
- bb
- Seite einer FlächeSide of a surface
- cc
- Seite einer FlächeSide of a surface
- dd
- Seite einer FlächeSide of a surface
- 1717
- Führungsbohrungguide bore
- 1818
- Schneidecutting edge
- 1919
- Nadelspitzepinpoint
- dd
- NadeldurchmesserNeedle diameter
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 0565781 B1 [0002] EP 0565781 B1 [0002]
Claims (18)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102013021952.3A DE102013021952A1 (en) | 2013-12-20 | 2013-12-20 | Needle assembly for lifting a chip from a substrate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102013021952.3A DE102013021952A1 (en) | 2013-12-20 | 2013-12-20 | Needle assembly for lifting a chip from a substrate |
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DE102013021952A1 true DE102013021952A1 (en) | 2015-06-25 |
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---|---|
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0565781B1 (en) | 1992-04-13 | 1995-11-29 | Tresky Dr.Ing. Miroslav | Ejecting device for separating a chip from an adhesive tape |
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US20090170290A1 (en) * | 2005-01-21 | 2009-07-02 | Hiroshi Maki | Semiconductor manufacturing method of die pick-up from wafer |
-
2013
- 2013-12-20 DE DE102013021952.3A patent/DE102013021952A1/en not_active Ceased
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---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R086 | Non-binding declaration of licensing interest | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |